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专利名称：具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411339217.5

专利申请（专利权）人：东营市汇成机电有限公司
权利人地址：山东省东营市东营区西五路东菏泽路南前进新村13号

专利发明（设计）人：王加宝,高军,李岩

专利摘要：本发明涉及油田采油设备技术领域，具体涉及具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，包括泵体，所述泵体的上下端分别设置有排液腔与吸液腔，所述泵体的内部位于吸液腔的上端设置有潜油低速电机，所述潜油低速电机的下端设置有配重锚，所述泵体上位于排液腔的内部设置有排液组件，所述泵体的上端面中部固定连接有连接法兰，所述泵体的中部固定连接有分离罐，所述分离罐的外壁一侧固定连接有吸液管，所述吸液管的下端伸入至泵体内部下端的吸液腔中，所述泵体的内部位于分离罐的一侧开设有排气通道。相较于现有技术，本申请解决了现有技术中在复杂流体环境下稳定性较差，难以同时有效地处理气体和液体两种介质，不能实现气液协同工作的问题。

主权利要求：
1.具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，包括泵体（1），所述泵体（1）的上下端分别设置有排液腔与吸液腔，所述泵体（1）的内部位于吸液腔的上端设置有潜油低速电机（7），所述潜油低速电机（7）的下端设置有配重锚（6），所述泵体（1）上位于排液腔的内部设置有排液组件，所述泵体（1）的上端面中部固定连接有连接法兰（3），其特征在于：所述泵体（1）的中部固定连接有分离罐（4），所述分离罐（4）的外壁一侧固定连接有吸液管（5），所述吸液管（5）的下端伸入至泵体（1）内部下端的吸液腔中，所述泵体（1）的内部位于分离罐（4）的一侧开设有排气通道（13），所述排气通道（13）的下端与分离罐（4）相连通，且所述排气通道（13）的上端贯穿泵体（1）并且在泵体（1）的上端位于排气通道（13）的出口处固定连接有单向阀（2），所述分离罐（4）的内部设置有气液分离组件，所述气液分离组件用于对石油中的气体进行分离，所述气液分离组件包括螺旋设置在分离罐（4）内中部上端的引液板（27），所述引液板（27）的上端两侧均固定连接有固定板（26），两个所述固定板（26）的上端均与分离罐（4）的内顶面固定连接，所述分离罐（4）的内部设置有防溢流组件，所述防溢流组件用于防止石油液体从排气通道（13）中排出，所述防溢流组件包括设置在分离罐（4）内部外侧的浮囊（28），所述浮囊（28）的外壁一侧固定连接有滑块（29），所述分离罐（4）的外壁位于通孔（25）的下端开设有滑槽（24），所述滑块（29）滑动连接在滑槽（24）的内部，所述排液组件包括固定连接在泵体（1）内部上端的输送管（9），所述输送管（9）的内底部开设有吸油腔（22），所述输送管（9）的内中部开设有螺旋腔（19），所述螺旋腔（19）的内部转动连接有输送螺杆（20），所述输送螺杆（20）的两端均固定连接有连板（21），位于上端所述连板（21）的上端面一侧固定连接有上杆（31），所述上杆（31）的位于排液腔中并且外壁均匀间隔固定连接有多个叶轮（32），所述分离罐（4）的中部贯穿转动连接有下杆（23），所述下杆（23）的外壁位于分离罐（4）的内底部均匀间隔固定连接多个搅拌杆（18），所述分离罐（4）的下端一侧固定连接有输油管（8），所述输油管（8）的上端与输送管（9）固定连接并且与吸油腔（22）相连通，所述分离罐（4）的外壁一侧上端开设有通孔（25），所述分离罐（4）通过通孔（25）与排气通道（13）相连通，所述吸液管（5）的上端与分离罐（4）固定连接并且伸入至分离罐（4）内部位于引液板（27）顶部的上端。
2.根据权利要求1所述的具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，其特征在于：所述下杆（23）的下端与潜油低速电机（7）的输出端固定连接，所述下杆（23）的上端固定连接有中杆（15），所述中杆（15）的上端伸入至吸油腔（22）中并与连板（21）下端面一侧固定连接，所述中杆（15）与上杆（31）、下杆（23）均同轴。
3.根据权利要求2所述的具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，其特征在于：所述中杆（15）的外壁中部固定连接有主动带轮（17），所述主动带轮（17）的外壁传动连接有皮带（16），所述皮带（16）远离主动带轮（17）的一端位于排气通道（13）的内部，所述皮带（16）位于排气通道（13）内部的一端传动连接有从动带轮（12）。
4.根据权利要求3所述的具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，其特征在于：所述从动带轮（12）的中部贯穿固定连接有转杆（11），所述转杆（11）的上端固定连接有排气扇（10），所述转杆（11）的下端固定连接有转架（14），所述转杆（11）通过转架（14）与排气通道（13）的内壁转动连接。
5.根据权利要求4所述的具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，其特征在于：所述滑块（29）的一侧上端固定连接有隔板（30），所述隔板（30）滑动连接在泵体（1）的内部且位于排气通道（13）的下端。 说明书 : 具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵技术领域[0001] 本发明涉及油田采油设备技术领域，尤其涉及具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵。背景技术[0002] 电潜螺杆泵是一种利用回转运动将介质输送的泵，它由电机、泵头、节流调节装置和控制箱等组成，电机通过联轴器传动螺杆泵转子，将液体吸入泵体，泵头内旋转的螺杆使得液体不断向前输送，直到排出送出口，电潜螺杆泵作为一种新型液体输送设备，具有许多优点，首先，电潜螺杆泵适用于各种各样的介质，包括高粘度、含固体颗粒、纯净液体和易挥发液体等。其次，电潜螺杆泵由于采用螺杆泵的工作原理，具有流量大、扬程高和输送距离远的优点，已广泛应用于石油开采工作中。[0003] 通过电潜螺杆泵对石油井内部的石油进行抽取时，所抽取的液体中会含有一定量的空气，这些空气的主要来源是当石油井内的液面下降到泵入口以下时，由于水表面受到大气压的作用，空气会被吸入泵中，与石油一起被抽取上来，还有就是石油井中往往含有一定量的游离气体，这些气体在石油被抽取的过程中会随之一起被带出，从而增加抽取液体中的空气含量；[0004] 现有技术中，公开号为CN101864932A的中国专利文献中提出了大排量电潜螺杆泵采油设备，包括井下电机、井下转动式机械传动装置和井下螺杆泵等，虽然该技术实现了电潜螺杆泵的大排量化，所以可用于对电潜螺杆泵有大排量（200m3/d以上）要求的油井，但该技术与传统方式一致的是：当含有较多空气的石油液体抽取至螺杆泵内部时，并未针对该混合石油液体进行气液分离，导致在泵的工作过程中，气体混入液体中并积累到一定程度，导致泵内部形成气体阻塞，进而会影响泵的正常工作，造成气锁现象，泵内部的气体阻塞会导致泵无法有效地抽送液体，进而降低泵的工作效率，并且长时间的气锁现象会对泵的内部结构造成损坏，如加剧轴承的磨损、导致密封失效等。[0005] 进而，我们公开了具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵以满足对现有技术中在复杂流体环境下稳定性较差，难以同时有效地处理气体和液体两种介质，不能实现气液协同工作的实际需求。发明内容[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提出具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，以解决现有技术中在复杂流体环境下稳定性较差，难以同时有效地处理气体和液体两种介质，不能实现气液协同工作的问题。[0007] 基于上述目的，本发明提供了具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，包括泵体，所述泵体的上下端分别设置有排液腔与吸液腔，所述泵体的内部位于吸液腔的上端设置有潜油低速电机，所述潜油低速电机的下端设置有配重锚，所述泵体上位于排液腔的内部设置有排液组件，所述泵体的上端面中部固定连接有连接法兰，所述泵体的中部固定连接有分离罐，所述分离罐的外壁一侧固定连接有吸液管，所述吸液管的下端伸入至泵体内部下端的吸液腔中，所述泵体的内部位于分离罐的一侧开设有排气通道，所述排气通道的下端与分离罐相连通，且所述排气通道的上端贯穿泵体并且在泵体的上端位于排气通道的出口处固定连接有单向阀，所述分离罐的内部设置有气液分离组件，所述气液分离组件用于对石油中的气体进行分离，所述气液分离组件包括螺旋设置在分离罐内中部上端的引液板，所述引液板的上端两侧均固定连接有固定板，两个所述固定板的上端均与分离罐的内顶面固定连接，所述分离罐的内部设置有防溢流组件，所述防溢流组件用于防止石油液体从排气通道中排出，所述防溢流组件包括设置在分离罐内部外侧的浮囊，所述浮囊的外壁一侧固定连接有滑块，所述分离罐的外壁位于通孔的下端开设有滑槽，所述滑块滑动连接在滑槽的内部。[0008] 优选地，所述排液组件包括固定连接在泵体内部上端的输送管，所述输送管的内底部开设有吸油腔，所述输送管的内中部开设有螺旋腔，所述螺旋腔的内部转动连接有输送螺杆，所述输送螺杆的两端均固定连接有连板，位于上端所述连板的上端面一侧固定连接有上杆，所述上杆的位于排液腔中并且外壁均匀间隔固定连接有多个叶轮。[0009] 优选地，所述分离罐的中部贯穿转动连接有下杆，所述下杆的外壁位于分离罐的内底部均匀间隔固定连接多个搅拌杆，所述分离罐的下端一侧固定连接有输油管，所述输油管的上端与输送管固定连接并且与吸油腔相连通。[0010] 优选地，所述分离罐的外壁一侧上端开设有通孔，所述分离罐通过通孔与排气通道相连通，所述吸液管的上端与分离罐固定连接并且伸入至分离罐内部位于引液板顶部的上端。[0011] 优选地，所述下杆的下端与潜油低速电机的输出端固定连接，所述下杆的上端固定连接有中杆，所述中杆的上端伸入至吸油腔中并与连板下端面一侧固定连接，所述中杆与上杆、下杆均同轴。[0012] 优选地，所述中杆的外壁中部固定连接有主动带轮，所述主动带轮的外壁传动连接有皮带，所述皮带远离主动带轮的一端位于排气通道的内部，所述皮带位于排气通道内部的一端传动连接有从动带轮。[0013] 优选地，所述从动带轮的中部贯穿固定连接有转杆，所述转杆的上端固定连接有排气扇，所述转杆的下端固定连接有转架，所述转杆通过转架与排气通道的内壁转动连接。[0014] 优选地，所述滑块的一侧上端固定连接有隔板，所述隔板滑动连接在泵体的内部且位于排气通道的下端。[0015] 本发明的有益效果：通过内置于分离罐中的气液分离组件实现气液两相协同工作，该电潜螺杆泵能够在石油液体被抽取至泵体内部的同时，对混合液体中的气体进行有效分离，这一设计显著减少了气体混入液体中的情况，从而避免了在泵的工作过程中因气体积累而导致的内部阻塞和气锁现象，这不仅提高了泵的工作效率，还延长了泵的使用寿命，另外配备的防溢流组件进一步增强了泵的安全性，当分离罐内石油液位过高时，该组件能够自动响应，通过物理隔离的方式阻止液体进入排气通道，有效防止了溢流现象的发生，确保了泵体的稳定运行。附图说明[0016] 为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0017] 图1为本发明立体结构示意图；[0018] 图2为本发明正剖内部结构立体示意图；[0019] 图3为本发明侧剖内部结构局部立体示意图；[0020] 图4为图3中A处的放大图；[0021] 图5为本发明内部局部立体结构示意图；[0022] 图6为图5中B处的放大图；[0023] 图7为本发明分离罐内部结构立体示意图；[0024] 图8为本发明防溢流组件立体结构示意图。[0025] 图中标记为：[0026] 1、泵体；2、单向阀；3、连接法兰；4、分离罐；5、吸液管；6、配重锚；7、潜油低速电机；8、输油管；9、输送管；10、排气扇；11、转杆；12、从动带轮；13、排气通道；14、转架；15、中杆；16、皮带；17、主动带轮；18、搅拌杆；19、螺旋腔；20、输送螺杆；21、连板；22、吸油腔；23、下杆；24、滑槽；25、通孔；26、固定板；27、引液板；28、浮囊；29、滑块；30、隔板；31、上杆；32、叶轮。具体实施方式[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。[0028] 需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。[0029] 如图1至图8所示，具有气液两相协同工作的电潜螺杆泵，包括泵体1，泵体1的上下端分别设置有排液腔与吸液腔，泵体1的内部位于吸液腔的上端设置有潜油低速电机7，潜油低速电机7的下端设置有配重锚6，泵体1上位于排液腔的内部设置有排液组件，泵体1的上端面中部固定连接有连接法兰3，泵体1的中部固定连接有分离罐4，分离罐4的外壁一侧固定连接有吸液管5，吸液管5的下端伸入至泵体1内部下端的吸液腔中，泵体1的内部位于分离罐4的一侧开设有排气通道13，排气通道13的下端与分离罐4相连通，且排气通道13的上端贯穿泵体1并且在泵体1的上端位于排气通道13的出口处固定连接有单向阀2，分离罐4的内部设置有气液分离组件，气液分离组件用于对石油中的气体进行分离，分离罐4的内部设置有防溢流组件，防溢流组件用于防止石油液体从排气通道13中排出，通过内置于分离罐4中的气液分离组件，该电潜螺杆泵能够在石油液体被抽取至泵体1内部的同时，对混合液体中的气体进行有效分离，这一设计显著减少了气体混入液体中的情况，从而避免了在泵的工作过程中因气体积累而导致的内部阻塞和气锁现象，这不仅提高了泵的工作效率，还延长了泵的使用寿命，另外配备的防溢流组件进一步增强了泵的安全性，当分离罐4内石油液位过高时，该组件能够自动响应，通过物理隔离的方式阻止液体进入排气通道13，有效防止了溢流现象的发生，确保了泵体1的稳定运行。[0030] 进一步的，如图1至图3所示，排液组件包括固定连接在泵体1内部上端的输送管9，输送管9的内底部开设有吸油腔22，输送管9的内中部开设有螺旋腔19，螺旋腔19的内部转动连接有输送螺杆20，输送螺杆20的两端均固定连接有连板21，位于上端连板21的上端面一侧固定连接有上杆31，上杆31的位于排液腔中并且外壁均匀间隔固定连接有多个叶轮32，当潜油低速电机7启动时，通过下杆23、中杆15及上杆31会带动输送螺杆20在螺旋腔19内旋转，由于螺旋腔19的特殊设计，其内壁与输送螺杆20的外表面之间形成了多个逐渐缩小的螺旋通道，当输送螺杆20旋转时，这些螺旋通道会不断将位于泵体1下部吸液腔中的石油液体通过分离罐4吸入到螺旋腔19的起始端，即吸油腔22区域，随着输送螺杆20的继续旋转，被吸入的石油液体沿着螺旋通道向螺旋腔19的末端移动，在这个过程中，由于螺旋通道的逐渐缩。鸵禾灞徊欢涎顾醪⑾蚯巴扑，同时，位于输送螺杆20上端的连板21和上杆31结构也起到了辅助作用。特别是上杆31外壁均匀间隔固定连接的多个叶轮32，在液体通过时能够产生一定的离心力，帮助液体更快地流向排液腔，当石油液体被输送到螺旋腔19的末端时，它已经进入了泵体1上部的排液腔，此时，由于输送螺杆20的持续旋转和叶轮32的离心作用，石油液体被有效地推向排液腔的出口，并通过连接法兰3排出泵体1。[0031] 进一步的，如图1至图7所示，气液分离组件包括螺旋设置在分离罐4内中部上端的引液板27，引液板27的上端两侧均固定连接有固定板26，两个固定板26的上端均与分离罐4的内顶面固定连接，分离罐4的中部贯穿转动连接有下杆23，下杆23的外壁位于分离罐4的内底部均匀间隔固定连接多个搅拌杆18，分离罐4的下端一侧固定连接有输油管8，输油管8的上端与输送管9固定连接并且与吸油腔22相连通，分离罐4的外壁一侧上端开设有通孔25，分离罐4通过通孔25与排气通道13相连通，吸液管5的上端与分离罐4固定连接并且伸入至分离罐4内部位于引液板27顶部的上端，当含有气体的石油液体通过吸液管5进入分离罐4时，首先被引导至引液板27顶部的上端区域。引液板27螺旋设置的设计有助于减缓液体的流速，使液体中的气体有机会自然上升并聚集，同时，固定连接在分离罐4内底部并随下杆23转动的搅拌杆18开始工作，它们通过旋转搅动液体，进一步促进气体从液体中分离出来，随着气体的上升，它们通过分离罐4外壁一侧上端的通孔25进入排气通道13，由于排气通道13与分离罐4内部相连通，并且其出口处安装有单向阀2，因此气体能够单向排出，避免了回流，而经过气液分离的石油液体，则通过引液板27的引导，沿着分离罐4的内壁向下流动，最终通过输油管8进入输送管9的吸油腔22，在这里，液体被进一步输送至螺杆泵的排液组件，完成整个输送过程。[0032] 进一步的，如图2、图3、图4、图5所示，下杆23的下端与潜油低速电机7的输出端固定连接，下杆23的上端固定连接有中杆15，中杆15的上端伸入至吸油腔22中并与连板21下端面一侧固定连接，中杆15与上杆31、下杆23均同轴，中杆15的外壁中部固定连接有主动带轮17，主动带轮17的外壁传动连接有皮带16，皮带16远离主动带轮17的一端位于排气通道13的内部，皮带16位于排气通道13内部的一端传动连接有从动带轮12，从动带轮12的中部贯穿固定连接有转杆11，转杆11的上端固定连接有排气扇10，转杆11的下端固定连接有转架14，转杆11通过转架14与排气通道13的内壁转动连接，当潜油低速电机7启动时，输出端带动下杆23转动，还通过下杆23将动力传递给中杆15，中杆15作为连接部件，其下端与下杆23固定连接，上端则伸入吸油腔22并与连板21相连，确保了动力的连续传递，中杆15上端还驱动输送螺杆20在螺旋腔19内旋转以实现液体的输送，中杆15、上杆31与下杆23同轴确保了动力传递的稳定性，另外中杆15外壁中部固定连接的主动带轮17随着中杆15的旋转而转动，进而通过皮带16带动排气通道13内部的从动带轮12旋转，从动带轮12中部贯穿固定的转杆11随之旋转，其上端固定的排气扇10开始工作，产生向外的气流，有助于加速分离罐4中分离出的气体通过排气通道13排出，防止气体在泵体1内部积聚，同时，转杆11的下端通过转架14与排气通道13的内壁转动连接，确保了转杆11及排气扇10的稳定运行。这种设计不仅实现了动力的有效利用，还通过机械联动的方式增强了泵体1的整体功能，提高了气液分离效率和排气能力。[0033] 进一步的，如图5、图7、图8所示，防溢流组件包括设置在分离罐4内部外侧的浮囊28，浮囊28的外壁一侧固定连接有滑块29，分离罐4的外壁位于通孔25的下端开设有滑槽24，滑块29滑动连接在滑槽24的内部，滑块29的一侧上端固定连接有隔板30，隔板30滑动连接在泵体1的内部且位于排气通道13的下端，该防溢流组件有效防止分离罐4在液位过高时发生溢流，当分离罐4内部水位逐渐升高时，设置于其内部外侧的浮囊28会随水位上升而自然上。∧28外壁一侧固定连接的滑块29沿着分离罐4外壁预设的滑槽24顺畅滑动，这一设计确保了浮囊28上升运动的平稳与导向性。随着浮囊28的持续上升，通过滑块29连接的隔板30也随之在泵体1内部向上滑动，直至隔板30上升至排气通道13的下端，并紧密贴合或接近该通道口，从而有效阻断液体流入排气通道13，该防溢流组件实现了自动化监控与调节，无需人工干预即可根据液位变化自动调整隔板30位置，有效预防了因液位过高导致的溢流问题，其次，通过物理隔离的方式阻止液体进入排气通道13，避免了气体通道被堵塞或损坏的风险，保障了泵体1及整个系统的正常运行，最后，该组件结构简单、安装维护方便，且成本相对较低，为提升设备安全性和延长使用寿命提供了可靠保障。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-09-25

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118881554B